具有高頻振動(dòng)的工具機(jī)及其感測(cè)/回饋信號(hào)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有高頻振動(dòng)的工具機(jī)，特別是涉及一種將感應(yīng)線圈設(shè)置在主軸上，再通過(guò)接觸式電極將電力/信號(hào)傳送至高頻振動(dòng)刀把的工具機(jī)及其感測(cè)/回饋信號(hào)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高頻振動(dòng)切削加工是一種新興的加工技術(shù)，它通過(guò)在一般的切削刀具上施加高頻振動(dòng)，使刀具和工件發(fā)生間斷性的接觸，從而使現(xiàn)有切削模式發(fā)生了根本性的變化。由于此變化解決了現(xiàn)有切削加工中固有的難題，如切削中的震動(dòng)和切削熱累積及加工品質(zhì)不穩(wěn)定等，從而得到優(yōu)良的切削效果。
[0003]現(xiàn)有高頻振動(dòng)的震動(dòng)裝置設(shè)在刀柄內(nèi)，所述刀柄可拆裝于一加工機(jī)具上，一般高頻振動(dòng)加工機(jī)具可分成接觸式供電及非接觸式供電兩種方式，其中接觸式供電方式的電極非常容易磨損，因此較新式的高頻振動(dòng)機(jī)具多采用非接觸式供電的方式。
[0004]然而，在現(xiàn)有技術(shù)中使用線圈感應(yīng)的非接觸式供電方式會(huì)將固定線圈設(shè)在加工機(jī)具側(cè)，而將轉(zhuǎn)動(dòng)線圈直接設(shè)在刀柄內(nèi)，其雖然可避免接觸式轉(zhuǎn)動(dòng)電極的磨損現(xiàn)象，但由于感應(yīng)線圈是設(shè)置在刀具內(nèi)，因此會(huì)增加刀具成本，并且也不利于刀具的更換作業(yè)。
[0005]為了改進(jìn)上述的缺點(diǎn)，有必要提供一種改良的具有高頻振動(dòng)的工具機(jī)及其感測(cè)/回饋信號(hào)的控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有高頻振動(dòng)的工具機(jī)，其是將感應(yīng)線圈設(shè)置在主軸上，再通過(guò)接觸式電極將電力及/或信號(hào)傳送至高頻振動(dòng)的刀具內(nèi)，可避免接觸式轉(zhuǎn)動(dòng)電極的磨損現(xiàn)象，并且由于感應(yīng)線圈是設(shè)置在刀具外，因此可降低刀具成本及增進(jìn)更換刀具的便利性。
[0007]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種具有高頻振動(dòng)的工具機(jī)，其包含一主軸構(gòu)造及一高頻振動(dòng)刀把，其中所述主軸構(gòu)造包含:一本體，固定于所述工具機(jī)的一加工側(cè)面上；一旋轉(zhuǎn)軸，可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于所述本體內(nèi)；一刀把夾頭，同軸地設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)軸的下端，所述刀把夾頭具有一組同軸設(shè)置的定位鍵，所述定位鍵的內(nèi)側(cè)面設(shè)有至少一組第一電極；一固定線圈部，包含一固定環(huán)及至少一初級(jí)線圈，皆呈中空狀，相互同軸地疊設(shè)固定，并位于所述旋轉(zhuǎn)軸的上段部，所述固定環(huán)固定于所述本體上，使所述固定線圈部相對(duì)所述本體為固定，一組外部電線電性連接至所述固定環(huán)；及一轉(zhuǎn)動(dòng)線圈部，包含一轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)及至少一次級(jí)線圈，皆呈中空狀，相互同軸地疊設(shè)固定，并設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)軸的上段部，并且所述次級(jí)線圈與所述固定線圈部的初級(jí)線圈形成對(duì)應(yīng)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)固定于所述旋轉(zhuǎn)軸上，使所述轉(zhuǎn)動(dòng)線圈部隨所述旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并且通過(guò)至少一組內(nèi)部電線電性連接至所述定位鍵內(nèi)側(cè)面的所述至少一組第一電極。
[0008]再者，所述高頻振動(dòng)刀把包含:一刀柄部，設(shè)于所述刀把上部，用于與所述主軸構(gòu)造的刀把夾頭形成夾持固定，所述刀柄部包含一組鍵槽，與所述刀把夾頭的所述定位鍵對(duì)應(yīng)卡合，其外側(cè)設(shè)有至少一組第二電極，與所述刀把夾頭的所述至少一組第一電極對(duì)應(yīng)接觸；一容置部，設(shè)于所述刀把中段，內(nèi)部設(shè)有一高頻振動(dòng)模塊，與所述至少一組第二電極電性連接；及一刀具夾頭，設(shè)于所述刀把下部，用于向下夾持固定一刀具。
[0009]此外，所述工具機(jī)另包含一自動(dòng)加工控制模塊及一高頻控制模塊，所述自動(dòng)加工控制模塊控制所述旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使固定于所述刀把下方的刀具轉(zhuǎn)動(dòng)以進(jìn)行切削作業(yè)；所述高頻控制模塊控制電力/信號(hào)由所述至少一組外部電線傳輸至所述固定線圈部的固定環(huán)，再傳至所述至少一初級(jí)線圈，并感應(yīng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)線圈部的至少一次級(jí)線圈形成電力/信號(hào)，再傳至所述轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)，接著通過(guò)所述至少一組內(nèi)部電線傳至所述刀把夾頭的至少一組第一電極，再傳至所述刀柄部的所述至少一組第二電極，最后傳至所述高頻振動(dòng)模塊，使所述刀具形成高頻振動(dòng)。
[0010]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第一電極是一接觸式彈簧電極，所述第二電極包含設(shè)于內(nèi)圈的導(dǎo)電片及設(shè)于外圈的絕緣片。
[0011 ] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述高頻振動(dòng)模塊選自一壓電致動(dòng)器、一音圈致動(dòng)器或一磁致動(dòng)器。
[0012]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述初級(jí)線圈為兩個(gè)，所述次級(jí)線圈對(duì)應(yīng)為兩個(gè)，其中一組初級(jí)線圈與次級(jí)線圈用于電力傳輸，另一組初級(jí)線圈與次級(jí)線圈用于信號(hào)載波傳輸。
[0013]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述工具機(jī)另包含一無(wú)線信號(hào)接收模塊及一計(jì)算機(jī)模塊，所述高頻振動(dòng)刀把另設(shè)有一感測(cè)模塊及一無(wú)線信號(hào)發(fā)射模塊；所述感測(cè)模塊用于將至少一感測(cè)資料通過(guò)所述無(wú)線信號(hào)發(fā)射模塊傳至所述無(wú)線信號(hào)接收模塊，并以所述計(jì)算機(jī)模塊進(jìn)行分析計(jì)算后，所述計(jì)算機(jī)模塊將結(jié)果轉(zhuǎn)為控制指令輸出至所述自動(dòng)加工控制模塊及所述高頻控制模塊；及所述自動(dòng)加工控制模塊調(diào)整所述工具機(jī)的高頻振動(dòng)刀把的旋轉(zhuǎn)功率及移動(dòng)進(jìn)給量，以及所述高頻控制模塊調(diào)整所述高頻振動(dòng)模塊的振動(dòng)頻率，從而提高所述高頻振動(dòng)刀把的加工穩(wěn)定性及效率。
[0014]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述感測(cè)模塊包含一應(yīng)變規(guī)，所述感測(cè)資料包含所述應(yīng)變規(guī)感測(cè)的所述高頻振動(dòng)刀把的內(nèi)部應(yīng)力。
[0015]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述感測(cè)模塊包含一溫度計(jì)，所述感測(cè)資料包含所述溫度計(jì)感測(cè)的所述高頻振動(dòng)刀把的溫度。
[0016]本發(fā)明的另一目的在于提供一種高頻振動(dòng)刀具的工具機(jī)的感測(cè)及/或回饋信號(hào)的控制方法，其通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)母袦y(cè)/回饋信號(hào)的控制方法，可提高高頻振動(dòng)刀把的加工穩(wěn)定性及效率。
[0017]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種具有高頻振動(dòng)的工具機(jī)的感測(cè)/回饋信號(hào)的控制方法，包含以下步驟:(a)提供一工具機(jī)及一高頻振動(dòng)刀把，所述工具機(jī)設(shè)有一自動(dòng)加工控制模塊、一高頻控制模塊、一無(wú)線信號(hào)接收模塊及計(jì)算機(jī)模塊，所述高頻振動(dòng)刀把設(shè)有一高頻振動(dòng)模塊、一感測(cè)模塊及一無(wú)線信號(hào)發(fā)射模塊；(b)使用所述自動(dòng)加工控制模塊控制所述工具機(jī)的高頻振動(dòng)刀把的旋轉(zhuǎn)功率及移動(dòng)進(jìn)給量以加工一工件，所述高頻控制模塊使所述高頻振動(dòng)刀把產(chǎn)生高頻振動(dòng)；(C)使用所述感測(cè)模塊將至少一感測(cè)資料通過(guò)所述無(wú)線信號(hào)發(fā)射模塊傳至所述無(wú)線信號(hào)接收模塊，并以所述計(jì)算機(jī)模塊進(jìn)行分析計(jì)算；(d)使用所述計(jì)算機(jī)模塊將結(jié)果轉(zhuǎn)為控制指令輸出至所述自動(dòng)加工控制模塊及所述高頻控制模塊；及(e)使用所述自動(dòng)加工控制模塊調(diào)整所述工具機(jī)的高頻振動(dòng)刀把的旋轉(zhuǎn)功率及移動(dòng)進(jìn)給量，以及所述尚頻控制t旲塊調(diào)整所述尚頻振動(dòng)t旲塊的振動(dòng)頻率，從而提尚所述尚頻振動(dòng)刀把的加工穩(wěn)定性及效率。
[0018]綜上所述，利用本發(fā)明的具有高頻振動(dòng)的工具機(jī)及其感測(cè)/回饋信號(hào)的控制方法，除了可降低刀具成本及增進(jìn)更換刀具的便利性，還可提高高頻振動(dòng)刀把的加工穩(wěn)定性及效率。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1:本發(fā)明一實(shí)施例的具有尚頻振動(dòng)的工具機(jī)的組合不意圖；
[0020]圖2:本發(fā)明一實(shí)施例的工具機(jī)的主軸構(gòu)造示意圖；
[0021]圖3:本發(fā)明一實(shí)施例的工具機(jī)的尚頻振動(dòng)刀把不意圖；
[0022]圖4:本發(fā)明一實(shí)施例的具有高頻振動(dòng)的工具機(jī)的感測(cè)/回饋信號(hào)的控制方法。
[0023]圖5A:本發(fā)明一實(shí)施例的感測(cè)模塊的應(yīng)變規(guī)裝設(shè)示意圖；
[0024]圖5B:本發(fā)明一實(shí)施例的感測(cè)模塊的應(yīng)變規(guī)的加工負(fù)載曲線圖(調(diào)整前);及
[0025]圖5C:本發(fā)明一實(shí)施例的感測(cè)模塊的應(yīng)變規(guī)的加工負(fù)載曲線圖(調(diào)整后)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為讓本發(fā)明上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明較佳實(shí)施例，幷配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明。為讓本發(fā)明上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。再者，本發(fā)明所提到的方向用語(yǔ)，例如「上」、